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JP7623682B2 - Image processing device, image processing program, and image processing method - Google Patents
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JP7623682B2 - Image processing device, image processing program, and image processing method - Google Patents

Image processing device, image processing program, and image processing method Download PDF

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JP7623682B2 JP2021026551A JP2021026551A JP7623682B2 JP 7623682 B2 JP7623682 B2 JP 7623682B2 JP 2021026551 A JP2021026551 A JP 2021026551A JP 2021026551 A JP2021026551 A JP 2021026551A JP 7623682 B2 JP7623682 B2 JP 7623682B2
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Description

本発明は、画像処理装置と画像処理プログラムと画像処理方法とに関する。 The present invention relates to an image processing device, an image processing program, and an image processing method.

脳内の血管障害の早期発見には、CT(Computed Tomography)やMRI(Magnetic Resonance Imaging)のような人体の内側を可視化する医療機器が使用されている。しかし、これらの医療機器は、高額である。そのため、設備投資の負担が大きく、これらの医療機器を有する病院は限られる。また、医療費も高額になるため、患者の医療費負担も大きい。 For early detection of vascular disorders in the brain, medical devices that visualize the inside of the human body, such as CT (Computed Tomography) and MRI (Magnetic Resonance Imaging), are used. However, these medical devices are expensive. This means that the burden of capital investment is large, and only a limited number of hospitals have these medical devices. In addition, medical costs are high, which means that patients bear a large medical expense burden.

脳は、発生学的に眼と同一の器官である。そのため、脳内の血管の状態は、眼底の網膜血管の状態から推測できる。そこで、脳内の血管障害のリスク診断には、前述の医療機器を必要としない眼底検査が用いられてきている。近年、第3期特定健康診断の改訂により、眼底検査が内科の検査項目に取り入れられている。しかし、眼底検査には判定医の経験と技量とが大きく寄与する。そのため、専門医ではない内科医にとって、精度の良い眼底検査は困難である。したがって、眼底検査の自動化が求められている。眼底検査の自動化には、眼底を撮像した撮像画像から血管を正確に抽出する画像処理技術が必要である。 The brain is the same organ as the eye in terms of development. Therefore, the state of blood vessels in the brain can be inferred from the state of retinal blood vessels at the fundus. Therefore, fundus examinations, which do not require the aforementioned medical equipment, have been used to diagnose the risk of vascular disorders in the brain. In recent years, with the revision of the third stage of specific health checkups, fundus examinations have been incorporated into internal medicine examination items. However, fundus examinations depend heavily on the experience and skill of the examining physician. For this reason, it is difficult for internists who are not specialists to perform accurate fundus examinations. Therefore, there is a demand for the automation of fundus examinations. To automate fundus examinations, image processing technology is required to accurately extract blood vessels from images of the fundus.

眼底検査は、眼疾患の予防や早期発見だけでなく、脳内血管の動脈硬化の進行度の推測にも利用することができる。動脈硬化は一定に進行せず、加速度的に進行する。そのため、動脈硬化の早期治療は、動脈硬化の程度を経年で観測し、動脈硬化の進行が加速している患者を発見することにより、実現することができる。 Fundus examinations can be used not only to prevent and detect eye diseases early, but also to estimate the progression of arteriosclerosis in blood vessels in the brain. Arteriosclerosis does not progress at a constant rate, but at an accelerating rate. Therefore, early treatment of arteriosclerosis can be achieved by observing the degree of arteriosclerosis over time and identifying patients whose arteriosclerosis is accelerating.

動脈硬化の進行度を評価する指標のうち、動脈と静脈との交叉箇所の静脈口径の比(動脈の影響を受けている部分の口径(V2)/動脈の影響を受けていない部分の口径(V1):V2/V1比)は、血管の拍動の影響を受けない指標として知られている(例えば、特許文献1参照)。 Among the indices for evaluating the degree of progression of arteriosclerosis, the ratio of the venous diameter at the intersection of an artery and a vein (diameter of the part influenced by the artery (V2) / diameter of the part not influenced by the artery (V1): V2/V1 ratio) is known as an index that is not affected by vascular pulsation (see, for example, Patent Document 1).

V2/V1比を用いた眼底検査を自動化するためには、画像処理による網膜血管の動脈と静脈との交叉箇所の自動検出技術が必要となる。ここで、公知のCNN(Convolutional Neural Network)を用いる手法では、CNNの学習のために大量の学習データが求められる。しかしながら、医療データでもある網膜血管の交叉箇所を撮像した学習データを大量に用意することは、難しい。 To automate fundus examinations using the V2/V1 ratio, a technology is needed to automatically detect the intersections of retinal arteries and veins using image processing. Here, a method using a well-known CNN (Convolutional Neural Network) requires a large amount of training data for training the CNN. However, it is difficult to prepare a large amount of training data that captures images of the intersections of retinal blood vessels, which is also medical data.

これまでにも、CNNに代わる血管の交叉箇所を自動検出する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Previously, technologies have been proposed to automatically detect vascular intersections as an alternative to CNN (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2に開示された技術は、眼底画像から血管が細線化された細線化血管画像を生成し、血管径計測手段により算出された血管径つき細線化血管画像を生成し、細線化血管画像から血管の交叉点を抽出する。この交叉点の抽出において、細線化された分岐部の点について、その角度と接続する他の分岐点/交叉点/端点を計測し、分岐点間の距離が近い組を検出し、予め定められた判定基準に基づいて所定条件を満たす分岐点対を交叉点とみなす。その結果、同技術は、血管を細線化することにより2つの分岐点対として現れる交叉点を検出することができる。 The technology disclosed in Patent Document 2 generates a thinned blood vessel image in which blood vessels are thinned from a fundus image, generates a thinned blood vessel image with blood vessel diameter calculated by a blood vessel diameter measurement means, and extracts blood vessel intersections from the thinned blood vessel image. In extracting these intersections, for the thinned branching points, the angles and other branching points/intersections/end points that connect to them are measured, pairs of branching points with close distances between them are detected, and branching point pairs that satisfy specified conditions based on predetermined criteria are regarded as intersections. As a result, this technology can detect intersections that appear as two branching point pairs by thinning blood vessels.

しかしながら、同技術では、判断基準として必要な項目が多く、各項目の具体的な算出方法も不明である。また、満たすべき所定条件についても、比較対象が不明確である。そのため、同技術は、客観性に欠け、血管の交叉点の検出にそのまま用いることができない。 However, this technology requires many items as judgment criteria, and the specific calculation method for each item is unclear. In addition, the comparison target for the specified conditions that must be met is unclear. As a result, this technology lacks objectivity and cannot be used as is to detect blood vessel intersections.

特開2008-079682号公報JP 2008-079682 A 特開2009-189586号公報JP 2009-189586 A

本発明は、血管が撮像された撮像画像から動脈と静脈との交叉点を検出することを目的とする。 The present invention aims to detect the intersections between arteries and veins from captured images of blood vessels.

本発明に係る画像処理装置は、血管が撮像された撮像画像に基づいて、血管の交叉点を特定する画像処理装置であって、撮像画像に含まれる血管が細線化された細線化画像を記憶する記憶部と、細線化画像に基づいて、細線化された血管の交叉点、分岐点および端点のいずれかに対応する複数の検出点を検出する検出部と、細線化画像に基づいて、検出された複数の検出点のうち、細線化された血管により連結される2つの検出点の組を示す組情報を特定する組情報特定部と、特定された組情報に基づいて、組を構成する2つの検出点それぞれが線分で連結されて構成される血管グラフを生成する血管グラフ生成部と、血管グラフに基づいて、検出された複数の検出点それぞれの連結情報を取得する連結情報取得部と、連結情報に基づいて、検出された複数の検出点のうち、交叉点に対応する検出点を特定する交叉点特定部と、を有してなり、交叉点特定部は、連結情報に基づいて、検出された複数の検出点のうち、3つの線分に連結される複数の分岐検出点を抽出し、連結情報に基づいて、抽出された複数の分岐検出点のうち、共通した線分に連結される2つの分岐検出点を検出点対として抽出し、予め定められた所定条件を満たす検出点対を構成する分岐検出点を交叉点に対応する検出点として特定する、ことを特徴とする。 The image processing device according to the present invention is an image processing device that identifies vascular intersections based on an image in which blood vessels are captured, and includes a storage unit that stores a thinned image of blood vessels included in the captured image, a detection unit that detects a plurality of detection points corresponding to any of the intersections, branching points, and end points of the thinned blood vessels based on the thinned image, a group information identification unit that identifies, based on the thinned image, group information indicating a pair of detection points connected by a thinned blood vessel out of the plurality of detected detection points, and a blood vessel graph generation unit that generates a blood vessel graph in which each of the two detection points constituting a pair is connected by a line segment based on the identified group information. The system includes a connection information acquisition unit that acquires connection information for each of the detected detection points based on the vascular graph, and a crossing point identification unit that identifies a detection point that corresponds to a crossing point from the detected detection points based on the connection information, and the crossing point identification unit extracts a plurality of branch detection points that are connected to three line segments from the detected detection points based on the connection information, extracts two branch detection points that are connected to a common line segment from the extracted branch detection points based on the connection information as a detection point pair, and identifies the branch detection points that constitute the detection point pair and that satisfy a predetermined condition as the detection point that corresponds to the crossing point.

本発明によれば、血管が撮像された撮像画像から動脈と静脈との交叉点を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the intersections between arteries and veins from captured images of blood vessels.

本発明に係る画像処理装置の実施の形態を示すネットワーク接続図である。1 is a network connection diagram showing an embodiment of an image processing apparatus according to the present invention; 本発明に係る画像処理装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing an embodiment of an image processing apparatus according to the present invention; 図2の画像処理装置が処理する撮像画像の例を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing an example of a captured image processed by the image processing device of FIG. 2; 本発明に係る画像処理方法の実施の形態を示すフローチャートである。1 is a flowchart illustrating an embodiment of an image processing method according to the present invention. 図4の画像処理方法に含まれる血管グラフ生成処理のフローチャートである。5 is a flowchart of a blood vessel graph generation process included in the image processing method of FIG. 4 . 図5の血管グラフ生成処理で生成される抽出画像の例を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing an example of an extracted image generated in the blood vessel graph generation process of FIG. 5 . 図5の血管グラフ生成処理で生成される細線化画像の例を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing an example of a thinned image generated in the blood vessel graph generation process of FIG. 5 . FIG. 図2の画像処理装置が備える記憶部に記憶されるフィルタの例を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing an example of a filter stored in a storage unit included in the image processing device of FIG. 2 . 図8のフィルタの各パターンが図7の細線化画像に適用されている状態の例を示す模式図である。9 is a schematic diagram showing an example of a state in which each filter pattern in FIG. 8 is applied to the thinned image in FIG. 7 . 図5の血管グラフ生成処理に含まれる組特定処理のフローチャートである。6 is a flowchart of a group identification process included in the vascular graph generation process of FIG. 5 . 図10の組特定処理における血管の探索の例を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing an example of a blood vessel search in the group identification process of FIG. 10 . 図5の血管グラフ生成処理で生成される血管グラフの例を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing an example of a blood vessel graph generated by the blood vessel graph generation process of FIG. 5 . FIG. 図4の画像処理方法に含まれる連結情報取得処理のフローチャートである。5 is a flowchart of a link information acquisition process included in the image processing method of FIG. 4 . 図13の連結情報取得処理において、連結情報が取得される検出点の例を示す模式図である。14 is a schematic diagram showing an example of detection points from which link information is acquired in the link information acquisition process of FIG. 13 . 図13の連結情報取得処理において、線分の間の角度の算出方法を示す模式図である。14 is a schematic diagram showing a method of calculating an angle between line segments in the connection information acquisition process of FIG. 13. 図13の連結情報取得処理において、口径の算出方法を示す模式図である。14 is a schematic diagram showing a method of calculating an aperture in the connection information acquisition process of FIG. 13. 図4の画像処理方法に含まれる交叉点検出処理のフローチャートである。5 is a flowchart of a crossing point detection process included in the image processing method of FIG. 4 . 図17の交叉点検出処理において、交叉点に対応する検出点として検出され得る検出点を示す模式図である。18 is a schematic diagram showing detection points that can be detected as detection points corresponding to crossing points in the crossing point detection process of FIG. 17 . FIG. 図4の画像処理方法により実際の眼底画像から血管の交叉点を検出したときの正答率と誤答率とを示す模式図である。5 is a schematic diagram showing the success rate and the failure rate when blood vessel intersections are detected from an actual fundus image by the image processing method of FIG. 4 .

以下、図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置(以下「本装置」という。)と画像処理プログラム(以下「本プログラム」という。)と画像処理方法(以下「本方法」という。)との実施の形態について説明する。 Below, with reference to the drawings, we will explain embodiments of an image processing device (hereinafter referred to as "the device"), an image processing program (hereinafter referred to as "the program"), and an image processing method (hereinafter referred to as "the method") according to the present invention.

本発明は、血管が撮像された撮像画像に含まれる血管が細線化された細線化画像に基づいて、複数の検出点を検出すると共に、検出点の組情報を特定する。また、本発明は、組情報に基づいて血管グラフを生成し、血管グラフに基づいて検出点それぞれの連結情報を取得し、連結情報に基づいて交叉点に対応する検出点を検出する。 The present invention detects a plurality of detection points based on a thinned image in which blood vessels included in an image in which blood vessels are captured are thinned, and identifies group information of the detection points. The present invention also generates a blood vessel graph based on the group information, obtains connection information for each of the detection points based on the blood vessel graph, and detects detection points corresponding to intersections based on the connection information.

以下に説明する実施の形態は、静脈と動脈とが撮像された眼底画像を撮像画像の例として、本発明の説明をする。撮像画像は、動脈と静脈それぞれの一部が交叉する部分(以下「交叉点」という。)を含むものとする。 In the embodiment described below, the present invention will be explained using a fundus image in which a vein and an artery are captured as an example of a captured image. The captured image includes a portion where an artery and a vein cross each other (hereinafter referred to as a "crossing point").

「撮像画像」は、例えば、眼底カメラで撮像された眼底画像、X線撮像装置で撮像されたX線画像、CT装置で撮像されたCT画像、の他、通常の光学カメラで撮像された画像も含む。本発明において、撮像画像には、少なくとも血管が被写体として撮像される。前述のとおり、本実施の形態において、撮像画像は、眼底画像である。 "Captured image" includes, for example, fundus images captured by a fundus camera, X-ray images captured by an X-ray imaging device, CT images captured by a CT device, as well as images captured by a normal optical camera. In the present invention, the captured image includes at least blood vessels as the subject. As described above, in this embodiment, the captured image is a fundus image.

「血管」は、人の血管だけでなく、人を除く動物の血管も含む。本実施の形態において、血管は、人の眼底の血管である。 "Blood vessels" includes not only human blood vessels but also blood vessels of animals other than humans. In this embodiment, the blood vessels are blood vessels in the fundus of a human eye.

「検出点」は、細線化された血管の交叉点、分岐点および端点のいずれかに対応する点(画素)である。ここで、交叉点は撮像画像において動脈と静脈とが交叉する部分を意味し、分岐点は撮像画像において1つの血管が2つの血管(枝管)に分かれる部分を意味し、端点は撮像画像において血管の末端を意味する。 A "detection point" is a point (pixel) that corresponds to either an intersection, branching point, or end point of a thinned blood vessel. Here, an intersection refers to a portion in the captured image where an artery and a vein cross, a branching point refers to a portion in the captured image where one blood vessel splits into two blood vessels (branch vessels), and an end point refers to the end of a blood vessel in the captured image.

「組情報」は、複数の検出点のうち、細線化された血管により連結される2つの検出点の組を示す情報である。すなわち、組情報は、複数の検出点のうち、ある検出点に連結される他の検出点を示す情報である。組情報は、組を構成する2つの検出点に連結される血管の画素情報(座標、画素の数)を含む。 "Group information" is information that indicates a pair of two detection points that are connected by a thinned blood vessel among a plurality of detection points. In other words, group information is information that indicates a detection point that is connected to another detection point among a plurality of detection points. Group information includes pixel information (coordinates, number of pixels) of the blood vessels that are connected to the two detection points that make up the pair.

「血管グラフ」は、各検出点をノードとし、複数の検出点それぞれを連結する各線分をエッジとして、撮像画像に撮像された血管をグラフ化したものである。すなわち、血管グラフは、複数の検出点と、検出点の間を連結する複数の線分と、により構成される。 A "vascular graph" is a graph of blood vessels captured in a captured image, with each detection point as a node and each line segment connecting multiple detection points as an edge. In other words, a vascular graph is made up of multiple detection points and multiple line segments connecting the detection points.

「連結情報」は、検出点に連結される対象(他の検出点、線分、血管)に関連する情報である。連結情報は、例えば、検出点に連結される線分の数(以下「次数」ともいう。)、検出点に連結される線分の間の角度、検出点に線分を介して連結される他の連結点、検出点に連結される血管(2つの検出点に連結される血管)の長さ、検出点に連結される血管の口径、を含む。 "Connection information" is information related to objects (other detection points, line segments, blood vessels) connected to a detection point. Connection information includes, for example, the number of line segments connected to the detection point (hereinafter also referred to as "order"), the angle between the line segments connected to the detection point, other connection points connected to the detection point via line segments, the length of the blood vessel connected to the detection point (blood vessel connected to two detection points), and the caliber of the blood vessel connected to the detection point.

●画像処理装置●
先ず、本装置の実施の形態について説明する。
●Image processing device●
First, an embodiment of the present device will be described.

図1は、本装置の実施の形態を示すネットワーク接続図である。
同図は、本装置1が、有線通信方式または無線通信方式を利用するネットワーク(通信回線)Nを介して、撮像装置2に接続されていることを示す。
FIG. 1 is a network connection diagram showing an embodiment of the present device.
The figure shows that the device 1 is connected to an imaging device 2 via a network (communication line) N that uses a wired communication method or a wireless communication method.

本装置1は、血管が撮像された撮像画像i1に基づいて、血管の交叉点を特定する。本装置1の具体的な構成と動作と撮像画像i1とは、後述する。 The device 1 identifies the intersections of blood vessels based on the captured image i1 in which the blood vessels are captured. The specific configuration and operation of the device 1 and the captured image i1 will be described later.

撮像装置2は、撮像画像i1を撮像する。撮像装置2は、例えば、眼底カメラである。 The imaging device 2 captures the captured image i1. The imaging device 2 is, for example, a fundus camera.

ネットワークNは、例えば、インターネット、移動体通信網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)のような通信網である。 The network N is, for example, a communication network such as the Internet, a mobile communication network, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), Wi-Fi (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark).

●画像処理装置の構成
図2は、本装置1の実施の形態を示す機能ブロック図である。
Configuration of the Image Processing Device FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of the device 1. As shown in FIG.

本装置1は、例えば、パーソナルコンピュータで実現される。本装置1では、本プログラムが動作して、本プログラムが本装置1のハードウェア資源と協働して、本方法を実現する。 The present device 1 is realized, for example, by a personal computer. The present program runs on the present device 1, and the present program cooperates with the hardware resources of the present device 1 to realize the present method.

ここで、コンピュータ(不図示)に本プログラムを実行させることで、本プログラムは、同コンピュータを本装置1と同様に機能させて、同コンピュータに本方法を実行させることができる。 Here, by having a computer (not shown) execute this program, the program can cause the computer to function in the same manner as the device 1, and cause the computer to execute the method.

本装置1は、通信部11と、記憶部12と、制御部13と、を備える。 The device 1 includes a communication unit 11, a memory unit 12, and a control unit 13.

通信部11は、ネットワークNを介して、撮像装置2から撮像画像i1を取得する。通信部11は、例えば、通信モジュールとアンテナとにより構成される。撮像画像i1は、記憶部12に記憶される。 The communication unit 11 acquires the captured image i1 from the imaging device 2 via the network N. The communication unit 11 is composed of, for example, a communication module and an antenna. The captured image i1 is stored in the storage unit 12.

記憶部12は、本装置1が後述する本方法を実行するために必要な情報を記憶する。記憶部12は、例えば、本装置1が備えるHDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)のような記録装置、RAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリ、および/または、フラッシュメモリのような可搬性記憶媒体、により構成される。 The storage unit 12 stores information necessary for the device 1 to execute the method described below. The storage unit 12 is composed of, for example, a recording device such as a hard disk drive (HDD) or solid state drive (SSD) provided in the device 1, a volatile memory such as a random access memory (RAM), and/or a portable storage medium such as a flash memory.

制御部13は、本装置1全体の動作を制御すると共に、後述する本方法を実行する。制御部13は、例えば、本装置1が備えるCPU(Central Processing Unit)と、CPUの作業領域として機能するRAMのような揮発性メモリと、本プログラムなどの各種情報を記憶するROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリと、により構成される。制御部13は、抽出画像生成部131と、細線化画像生成部132と、検出部133と、組情報特定部134と、血管グラフ生成部135と、連結情報取得部136と、交叉点特定部137と、を備える。 The control unit 13 controls the operation of the entire device 1 and executes the method described below. The control unit 13 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) provided in the device 1, a volatile memory such as a RAM that functions as a working area for the CPU, and a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) that stores various information such as the program. The control unit 13 includes an extracted image generating unit 131, a thinned image generating unit 132, a detection unit 133, a group information identifying unit 134, a vascular graph generating unit 135, a connection information acquisition unit 136, and an intersection identifying unit 137.

抽出画像生成部131は、撮像画像i1に基づいて、抽出画像i2を生成する。抽出画像生成部131の具体的な動作は、後述する。 The extracted image generating unit 131 generates an extracted image i2 based on the captured image i1. The specific operation of the extracted image generating unit 131 will be described later.

「抽出画像i2」は、撮像画像i1に含まれる血管の領域を抽出した画像である。 "Extracted image i2" is an image in which the blood vessel area contained in captured image i1 is extracted.

細線化画像生成部132は、抽出画像i2に基づいて、細線化画像i3を生成する。細線化画像生成部132の具体的な動作は、後述する。 The thinned image generating unit 132 generates a thinned image i3 based on the extracted image i2. The specific operation of the thinned image generating unit 132 will be described later.

「細線化画像i3」は、抽出画像i2に含まれる血管の領域を幅1画素に細線化した画像である。換言すれば、細線化画像i3は、撮像画像i1に含まれる血管を細線化した画像である。 "Thinned image i3" is an image in which the blood vessel area included in extracted image i2 has been thinned to a width of one pixel. In other words, thinned image i3 is an image in which the blood vessels included in captured image i1 have been thinned.

検出部133は、細線化画像i3に基づいて、細線化された血管の交叉点、分岐点および端点のいずれかに対応する複数の検出点を検出する。検出部133の具体的な動作は、後述する。 The detection unit 133 detects multiple detection points corresponding to any of the intersections, branching points, and end points of the thinned blood vessels based on the thinned image i3. The specific operation of the detection unit 133 will be described later.

組情報特定部134は、細線化画像i3に基づいて、検出された複数の検出点のうち、細線化された血管により連結される2つの検出点の組を示す組情報を特定する。組情報特定部134の具体的な動作は、後述する。 The group information identification unit 134 identifies group information indicating a pair of two detection points connected by a thinned blood vessel from among the multiple detected detection points based on the thinned image i3. The specific operation of the group information identification unit 134 will be described later.

血管グラフ生成部135は、特定された組情報に基づいて、組を構成する2つの検出点それぞれが線分で連結されて構成される血管グラフi4を生成する。血管グラフ生成部135の具体的な動作は、後述する。 Based on the identified pair information, the blood vessel graph generating unit 135 generates a blood vessel graph i4 in which each of the two detection points constituting the pair is connected by a line segment. The specific operation of the blood vessel graph generating unit 135 will be described later.

連結情報取得部136は、抽出画像i2と細線化画像i3と血管グラフi4とに基づいて、検出された複数の検出点それぞれの連結情報を取得する。連結情報取得部136の具体的な動作は、後述する。 The connection information acquisition unit 136 acquires connection information for each of the detected detection points based on the extracted image i2, the thinned image i3, and the blood vessel graph i4. The specific operation of the connection information acquisition unit 136 will be described later.

交叉点特定部137は、連結情報に基づいて、検出された複数の検出点のうち、交叉点に対応する検出点を特定する。交叉点特定部137の具体的な動作は、後述する。 The intersection point identification unit 137 identifies a detection point that corresponds to an intersection point among the multiple detected detection points based on the connection information. The specific operation of the intersection point identification unit 137 will be described later.

なお、本発明における抽出画像生成部と、細線化画像生成部と、検出部と、組情報特定部と、血管グラフ生成部と、連結情報取得部と、交叉点特定部とは、CPUに加え、または、CPUに代えて、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、または、FPGA(Field Programmable Gate Array)、などのハードウェアを含んで構成されてもよい。 In addition, the extracted image generating unit, thinned image generating unit, detection unit, group information identifying unit, vascular graph generating unit, connection information acquiring unit, and intersection identifying unit in the present invention may be configured to include hardware such as a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or an FPGA (Field Programmable Gate Array) in addition to or instead of a CPU.

また、本発明における抽出画像生成部と、細線化画像生成部と、検出部と、組情報特定部と、血管グラフ生成部と、連結情報取得部と、交叉点特定部とは、共通するハードウェア(CPUなど)により構成されてもよく、あるいは、個別のハードウェアにより構成されてもよい。 In addition, the extracted image generating unit, thinned image generating unit, detection unit, group information identifying unit, vascular graph generating unit, connection information acquiring unit, and intersection identifying unit in the present invention may be configured using common hardware (such as a CPU) or may be configured using separate hardware.

●画像処理方法(画像処理装置の動作)●
次に、本装置1の動作、すなわち、本装置1が実行する本方法の実施の形態について、図2も参照しつつ説明する。
●Image processing method (operation of image processing device)●
Next, the operation of the present device 1, that is, an embodiment of the present method executed by the present device 1, will be described with reference to FIG.

以下の説明において、本装置1はネットワークNを介して撮像装置2から撮像画像i1を取得し、記憶部12に記憶しているものとする。また、以下の説明で用いられる撮像画像i1では、静脈と動脈それぞれの一部が交叉した交叉点が撮像されているものとする。 In the following description, it is assumed that the device 1 acquires an image i1 from the imaging device 2 via the network N and stores it in the storage unit 12. It is also assumed that the image i1 used in the following description captures an intersection point where a part of a vein and an artery cross each other.

図3は、撮像画像i1の例を示す模式図である。
同図は、動脈の一部が2つに分岐していること、分岐した一方の動脈には端点があること、動脈と静脈それぞれの一部が交叉して、静脈の一部が動脈の一部に覆い隠されて撮像されていないこと、を示す。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a captured image i1.
The figure shows that part of an artery branches into two, one of the branched arteries has an end point, and parts of the artery and vein cross, with part of the vein being obscured by part of the artery and not imaged.

図4は、本方法の実施の形態を示すフローチャートである。 Figure 4 is a flowchart illustrating an embodiment of the method.

本方法は、血管グラフ生成処理(S1)と、連結情報取得処理(S2)と、交叉点検出処理(S3)と、を有してなる。 This method includes a vascular graph generation process (S1), a connection information acquisition process (S2), and an intersection point detection process (S3).

●血管グラフ生成処理
先ず、本装置1は、血管グラフ生成処理(S1)を実行する。
Blood Vessel Graph Generation Process First, the device 1 executes a blood vessel graph generation process (S1).

図5は、血管グラフ生成処理(S1)のフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart of the vascular graph generation process (S1).

「血管グラフ生成処理(S1)」は、撮像画像i1から血管グラフi4を生成する処理である。 The "blood vessel graph generation process (S1)" is a process for generating a blood vessel graph i4 from a captured image i1.

先ず、抽出画像生成部131は、記憶部12から撮像画像i1を読み出して、撮像画像i1に公知の画像処理(例えば、学習を用いたCNN(Convolutional Neural Network)による処理、モルフォロジー演算の一種であるBTH(Black-Top-Hat)変換を用いた処理)を実行して、撮像画像i1に含まれる血管の領域を抽出して、抽出画像i2を生成する(S101)。すなわち、例えば、抽出画像生成部131は、撮像画像i1に含まれる血管の領域を白、血管の領域以外の領域(背景領域)を黒、に二値化することにより、撮像画像i1が二値化された抽出画像i2を生成する。抽出画像i2は、記憶部12に記憶される。 First, the extracted image generating unit 131 reads out the captured image i1 from the storage unit 12, and performs known image processing on the captured image i1 (for example, processing using a Convolutional Neural Network (CNN) using learning, or processing using a Black-Top-Hat (BTH) transformation, which is a type of morphological operation) to extract the blood vessel area included in the captured image i1, and generate an extracted image i2 (S101). That is, for example, the extracted image generating unit 131 binarizes the blood vessel area included in the captured image i1 to white and the area other than the blood vessel area (background area) to black, thereby generating an extracted image i2 in which the captured image i1 has been binarized. The extracted image i2 is stored in the storage unit 12.

図6は、抽出画像i2の例を示す模式図である。
同図は、図1に示される撮像画像i1から抽出された血管の領域が白(画素値「1」)で表され、背景領域が黒(画素値「0」)で表されていることを示す。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an extracted image i2.
This figure shows that the blood vessel region extracted from the captured image i1 shown in FIG. 1 is represented in white (pixel value "1"), and the background region is represented in black (pixel value "0").

図5に戻る。
次いで、細線化画像生成部132は、抽出画像i2に公知の細線化処理を実行して、抽出画像i2に含まれる血管の領域を幅1画素に細線化して、細線化画像i3を生成する(S102)。細線化画像i3は、記憶部12に記憶される。
Return to Figure 5.
Next, the thinned image generating unit 132 performs a known thinning process on the extracted image i2 to thin the blood vessel region included in the extracted image i2 to a width of one pixel, thereby generating a thinned image i3 (S102). The thinned image i3 is stored in the storage unit 12.

「公知の細線化処理」は、二値化された画像の白の領域を細線化する画像処理であり、例えば、「Zhang T. Y., and Ching Y. Suen, “A fast parallel algorithm for thinning digital patterns”, Communications of the ACM, (米), 1984, Vol.27, No.3, pp.236-239」に記載の処理である。 The "known thinning process" is an image process that thins the white areas of a binarized image, and is, for example, the process described in "Zhang T. Y., and Ching Y. Suen, "A fast parallel algorithm for thinning digital patterns", Communications of the ACM, (USA), 1984, Vol. 27, No. 3, pp. 236-239."

図7は、細線化画像i3の例を示す模式図である。
同図は、図2に示される抽出画像i2の血管の領域が幅1画素に細線化されていることを示す。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a thinned image i3.
This figure shows that the blood vessel region of the extracted image i2 shown in FIG. 2 has been thinned to a width of one pixel.

図5に戻る。
次いで、検出部133は、細線化画像i3の各画素にフィルタFの各パターンを適用して、検出点となる画素を特定する(S103)。すなわち、検出部133は、細線化画像i3にフィルタFを用いたフィルタ処理を実行する。
Return to Figure 5.
Next, the detection unit 133 applies each pattern of the filter F to each pixel of the thinned image i3 to identify pixels that are detection points (S103). That is, the detection unit 133 executes a filter process using the filter F on the thinned image i3.

「フィルタF」は、検出部133が細線化画像i3の各画素から血管の交叉点、分岐点、端点および通過点を識別するために細線化画像i3に適用されるフィルタである。フィルタFは、血管の交叉点、分岐点、端点、通過点それぞれに対応する複数のパターンを含む。フィルタFは、予め記憶部12に記憶されている。 "Filter F" is a filter that is applied to the thinned image i3 so that the detection unit 133 can identify vascular intersections, branching points, end points, and passing points from each pixel of the thinned image i3. Filter F includes multiple patterns that correspond to vascular intersections, branching points, end points, and passing points. Filter F is stored in advance in the storage unit 12.

図8は、記憶部12に記憶されているフィルタFの例を示す模式図である。
同図は、フィルタFが3×3画素で構成される複数のパターンを含むことを示す。同図は、フィルタFが、回転すると他のパターンが現れる第1群と、回転しても他のパターンが現れない第2群と、を含むことを示す。同図は、各パターンを構成する各画素は二値化されていることを示す(白:画素値「1」、黒:画素値「0」)。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the filter F stored in the storage unit 12. As shown in FIG.
This figure shows that filter F includes multiple patterns each consisting of 3x3 pixels. This figure shows that filter F includes a first group in which a different pattern appears when rotated, and a second group in which no other pattern appears when rotated. This figure shows that each pixel in each pattern is binarized (white: pixel value "1", black: pixel value "0").

具体的には、検出部133は、例えば、細線化画像i3を構成する画素のうち、1の画素を対象画素として選択し、対象画素を取り囲む8つの画素を含む3×3画素の検出範囲を参照する。次いで、検出部133は、検出範囲に各パターンを重畳させて、検出範囲と一致するパターンの有無を判定する。検出範囲と一致するパターンが有るとき、検出部133は、検出範囲の中央の画素(すなわち、対象画素)を検出点となる画素として特定する。次いで、検出部133は、検出範囲の画素の画素値(「0」または「1」)と、検出範囲と一致したパターンを構成する画素の画素値(「0」または「1」)と、の内積を算出する。次いで、検出部133は、内積が「2」のとき、対象画素を端点として特定し、内積が「4」以上のとき、対象画素を分岐点(交叉点を含む)として特定し、内積が「3」のとき、対象画素を通過点として特定する。この時点では、分岐点と交叉点とは、区別されない。特定された検出点(端点、分岐点)の座標情報は、例えば、細線化画像i3に関連付けられて、記憶部12に記憶される。 Specifically, the detection unit 133 selects one pixel from among the pixels constituting the thinned image i3 as a target pixel, and refers to a detection range of 3 x 3 pixels including eight pixels surrounding the target pixel. Next, the detection unit 133 superimposes each pattern on the detection range to determine whether or not there is a pattern that matches the detection range. When there is a pattern that matches the detection range, the detection unit 133 identifies the pixel at the center of the detection range (i.e., the target pixel) as a pixel that is the detection point. Next, the detection unit 133 calculates the inner product of the pixel value ("0" or "1") of the pixel in the detection range and the pixel value ("0" or "1") of the pixel that constitutes the pattern that matches the detection range. Next, when the inner product is "2", the detection unit 133 identifies the target pixel as an end point, when the inner product is "4" or more, the detection unit 133 identifies the target pixel as a branch point (including a crossing point), and when the inner product is "3", the detection unit 133 identifies the target pixel as a pass point. At this point, no distinction is made between branch points and intersection points. The coordinate information of the identified detection points (end points, branch points) is associated with the thinned image i3, for example, and stored in the storage unit 12.

なお、本発明における検出部は、内積に代えて、検出範囲における画素値「1」の画素の数の和に基づいて、対象画素を端点または分岐点(交叉点を含む)のいずれかに特定してもよい。 In addition, the detection unit in the present invention may identify the target pixel as either an end point or a branch point (including an intersection point) based on the sum of the number of pixels with a pixel value of "1" in the detection range, instead of the dot product.

図9は、フィルタFの各パターンが細線化画像i3の各画素に適用されている状態の例を示す模式図である。
同図の「a」は内積が「4(分岐点)」であることを示し、「b」は内積が「3(通過点)」であることを示し、「c」は内積が「2(端点)」であることを示し、「d」は内積が「5(分岐点に含まれる交叉点)」であることを示す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a state in which each pattern of the filter F is applied to each pixel of the thinned image i3.
In the figure, "a" indicates that the inner product is "4 (branch point),""b" indicates that the inner product is "3 (passing point),""c" indicates that the inner product is "2 (end point)," and "d" indicates that the inner product is "5 (crossing point included in the branch point)."

図5に戻る。
次いで、組情報特定部134は、組特定処理(S104)を実行する。
Return to Figure 5.
Next, the group information identifying unit 134 executes a group identifying process (S104).

図10は、組特定処理(S104)のフローチャートである。
図11は、組特定処理(S104)における血管の探索の例を示す模式図である。
図11において、説明の便宜上、中心画素に「x1」が付され、中心画素を取り囲む8つの画素に「x2」~「x9」が付される。また、後述する第2領域の一部の画素に「x10」~「x12」が付される。以下の説明において、中心画素を取り囲む画素は、中心画素の上下左右斜めに隣り合う画素であり、中心画素に隣接する画素は、中心画素の上下左右に隣り合う画素である。
FIG. 10 is a flowchart of the group identification process (S104).
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of blood vessel search in the group identification process (S104).
11, for ease of explanation, the central pixel is labeled "x1", and the eight pixels surrounding the central pixel are labeled "x2" to "x9". In addition, some pixels in a second region described below are labeled "x10" to "x12". In the following explanation, the pixels surrounding the central pixel are the pixels adjacent to the central pixel diagonally above, below, left, and right, and the pixels adjacent to the central pixel are the pixels adjacent to the central pixel above, below, left, and right.

「組特定処理(S104)」は、記憶部12から細線化画像i3と、細線化画像i3に関連付けられている検出点の座標情報と、に基づいて、各検出点に連結される細線化された血管を探索することにより、検出された複数の検出点のうち、細線化された血管により連結される2つの検出点の組を特定する処理である。換言すれば、組特定処理(S104)は、ある検出点に血管を介して連結される他の検出点を特定する。 The "pair identification process (S104)" is a process for identifying pairs of two detection points connected by a thinned blood vessel among the multiple detected detection points by searching for thinned blood vessels connected to each detection point based on the thinned image i3 and the coordinate information of the detection points associated with the thinned image i3 from the storage unit 12. In other words, the pair identification process (S104) identifies other detection points connected to a certain detection point via a blood vessel.

先ず、組情報特定部134は、検出された複数の検出点のうち、1の検出点を探索の起点として選択する(S104-1)。次いで、組情報特定部134は、検出点を第1中心画素とする3×3画素の領域を第1領域として認定する(S104-2)。次いで、組情報特定部134は、第1領域において、第1中心画素を取り囲む8つの画素を参照画素として参照する(S104-3)。次いで、組情報特定部134は、参照画素それぞれが特定画素か非特定画素のいずれに該当するかを判定する(S104-4)。ここで、組情報特定部134は、例えば、「x2」~「x9」の順に判定を実行し、最初に特定画素に該当する画素であると判定された画素を第1領域における特定画素として検出する(S104-5)。 First, the group information identification unit 134 selects one of the detected detection points as the starting point of the search (S104-1). Next, the group information identification unit 134 recognizes a 3 x 3 pixel region with the detection point as the first center pixel as the first region (S104-2). Next, the group information identification unit 134 references eight pixels surrounding the first center pixel in the first region as reference pixels (S104-3). Next, the group information identification unit 134 determines whether each of the reference pixels corresponds to a specific pixel or a non-specific pixel (S104-4). Here, the group information identification unit 134 performs the determination in the order of, for example, "x2" to "x9", and detects the pixel that is first determined to be a pixel that corresponds to a specific pixel as a specific pixel in the first region (S104-5).

「特定画素」は、細線化された血管を示す画素である。「非特定画素」は、細線化された血管以外(すなわち、背景)を示す画素である。 "Specific pixels" are pixels that represent thinned blood vessels. "Non-specific pixels" are pixels that represent things other than thinned blood vessels (i.e., the background).

次いで、組情報特定部134は、検出された特定画素を第2中心画素とする3×3画素の領域を第2領域として認定する(S104-6)。次いで、組情報特定部134は、第2領域において、第2中心画素を取り囲む周囲画素のうち、第1中心画素および第1中心画素に隣接する画素を除く5つの画素を参照画素として参照する(S104-7)。次いで、組情報特定部134は、参照画素それぞれが特定画素か非特定画素のいずれに該当するかを判定する(S104-8)。ここで、組情報特定部134は、処理(S104-5)と同様の順に判定を実行し、最初に特定画素に該当する画素であると判定された画素を第2領域における特定画素として検出する(S104-9)。次いで、組情報特定部134は、検出された特定画素が起点となった検出点以外の他の検出点か否かを判定する(S104-10)。 Then, the group information identification unit 134 recognizes a 3×3 pixel region with the detected specific pixel as the second center pixel as the second region (S104-6). Next, the group information identification unit 134 references, as reference pixels, five pixels among the surrounding pixels surrounding the second center pixel in the second region, excluding the first center pixel and the pixel adjacent to the first center pixel (S104-7). Next, the group information identification unit 134 determines whether each of the reference pixels corresponds to a specific pixel or a non-specific pixel (S104-8). Here, the group information identification unit 134 performs the determination in the same order as in the process (S104-5), and detects the pixel that is first determined to be a pixel corresponding to a specific pixel as a specific pixel in the second region (S104-9). Next, the group information identification unit 134 determines whether the detected specific pixel is a detection point other than the detection point that is the starting point (S104-10).

検出された特定画素が他の検出点ではないとき(S104-10の「N」)、組情報特定部134は、検出された特定画素を第3中心画素とする3×3画素の領域を第3領域として認定する(S104-11)。次いで、組情報特定部134は、第3領域において、第3中心画素を取り囲む8つの画素のうち、第2中心画素および第2中心画素に隣接する画素を除く5つの画素を参照画素として参照する(S104-12)。次いで、組情報特定部134は、参照画素それぞれが特定画素か非特定画素のいずれに該当するかを判定する(S104-13)。ここで、組情報特定部134は、処理(S104-5)と同様の順に判定を実行し、最初に特定画素に該当する画素であると判定された画素を第3領域における特定画素として検出する(S104-14)。次いで、組情報特定部134は、検出された特定画素が他の検出点か否かを判定する(S104-15)。検出された特定画素が他の検出点ではないとき(S104-15の「N」)、組特定処理(S104)は、処理(S104-6)に戻る。一方、検出された特定画素が他の検出点のとき(S104-10,15の「Y」)、組情報特定部134は、起点である検出点と、最後に検出された特定画素である他の検出点と、を検出点の組として組情報(2つの検出点の座標情報、2つの検出点の間の特定画素の数(以下「検出点間画素数」という。)を示す情報)を特定する(S104-16)。検出点の組情報は、例えば、検出点間画素数に関連付けられて、記憶部12に記憶される。 When the detected specific pixel is not another detection point ("N" in S104-10), the group information identification unit 134 recognizes a 3 x 3 pixel region with the detected specific pixel as the third center pixel as the third region (S104-11). Next, the group information identification unit 134 refers to five pixels, excluding the second center pixel and the pixel adjacent to the second center pixel, out of the eight pixels surrounding the third center pixel in the third region as reference pixels (S104-12). Next, the group information identification unit 134 determines whether each of the reference pixels corresponds to a specific pixel or a non-specific pixel (S104-13). Here, the group information identification unit 134 performs the determination in the same order as in the process (S104-5), and detects the pixel that is first determined to be a pixel corresponding to a specific pixel as a specific pixel in the third region (S104-14). Next, the group information identification unit 134 determines whether the detected specific pixel is another detection point (S104-15). When the detected specific pixel is not another detection point ("N" in S104-15), the pair identification process (S104) returns to process (S104-6). On the other hand, when the detected specific pixel is another detection point ("Y" in S104-10, 15), the pair information identification unit 134 identifies the pair information (information indicating the coordinate information of the two detection points and the number of specific pixels between the two detection points (hereinafter referred to as "number of pixels between detection points")) of the detection point that is the starting point and the other detection point that is the last detected specific pixel as a pair of detection points (S104-16). The pair information of the detection points is stored in the storage unit 12, for example, in association with the number of pixels between the detection points.

図5に戻る。
次いで、血管グラフ生成部135は、組情報に基づいて、各組を構成する2つの検出点の間を線分で連結することにより、血管グラフi4を生成する(S105)。このとき、血管グラフ生成部135は、各検出点を識別するために、例えば、所定条件に基づいて、各検出点に識別番号を付与する。血管グラフi4は、例えば、組情報と、検出点間画素数と、に関連付けられて記憶部12に記憶される。
Return to Figure 5.
Next, the blood vessel graph generating unit 135 generates a blood vessel graph i4 by connecting two detection points constituting each pair with a line segment based on the group information (S105). At this time, the blood vessel graph generating unit 135 assigns an identification number to each detection point based on, for example, a predetermined condition in order to identify each detection point. The blood vessel graph i4 is stored in the storage unit 12 in association with, for example, the group information and the number of pixels between the detection points.

図12は、血管グラフi4の例を示す模式図である。
同図において、検出点ごとに付された数値は、検出点それぞれの識別番号である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a blood vessel graph i4.
In the figure, the numbers given to each detection point are identification numbers of the respective detection points.

このように、本装置1は、撮像画像i1に血管グラフ生成処理(S1)を実行することにより、血管を点(検出点)と直線(線分)とにより表した血管グラフi4を生成する。血管グラフにより血管を表すことにより、本装置1は、後述する連結情報を容易に得ることができる。 In this way, the device 1 executes the vascular graph generation process (S1) on the captured image i1 to generate a vascular graph i4 that represents blood vessels using points (detection points) and straight lines (line segments). By representing blood vessels using a vascular graph, the device 1 can easily obtain the connectivity information described below.

●連結情報取得処理
次いで、本装置1は、連結情報取得処理(S2:図4参照)を実行する。
Linkage Information Acquisition Process Next, the device 1 executes linkage information acquisition process (S2: see FIG. 4).

図13は、連結情報取得処理(S2)のフローチャートである。 Figure 13 is a flowchart of the connection information acquisition process (S2).

「連結情報取得処理(S2)」は、抽出画像i2と細線化画像i3と血管グラフi4とに基づいて、連結情報を取得する処理である。 The "connection information acquisition process (S2)" is a process for acquiring connection information based on the extracted image i2, the thinned image i3, and the blood vessel graph i4.

先ず、連結情報取得部136は、血管グラフi4に基づいて、各検出点に連結される検出点、各検出点に連結される検出点(すなわち、線分)の数(次数)、各検出点に連結される線分の間の角度、を連結情報として取得する(S201)。 First, the connection information acquisition unit 136 acquires, based on the vascular graph i4, the detection points connected to each detection point, the number (order) of detection points (i.e., line segments) connected to each detection point, and the angles between the line segments connected to each detection point as connection information (S201).

図14は、連結情報が取得される検出点の例を示す模式図である。
同図は、血管グラフi4の一部を拡大して示す。同図は、検出点「10」に連結される検出点が「11」「14」「25」「30」であり、検出点「10」の次数が「4」である、ことを示す。
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of detection points from which link information is obtained.
The figure shows an enlarged portion of the blood vessel graph i4. The figure shows that the detection points connected to the detection point "10" are "11", "14", "25", and "30", and that the degree of the detection point "10" is "4".

図15は、線分の間の角度の算出方法を示す模式図である。
同図は、任意の検出点を「P」とし、検出点「P」に線分「a」により連結される検出点を「Q」とし、検出点「P」に線分「b」により連結される検出点を「R」としたとき、線分「ab」間の角度「θ」が、以下の式(1)を用いて算出できることを示す。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a method for calculating an angle between line segments.
The figure shows that when an arbitrary detection point is "P", a detection point connected to the detection point "P" by a line segment "a" is "Q", and a detection point connected to the detection point "P" by a line segment "b" is "R", the angle "θ" between the line segments "a" and "b" can be calculated using the following formula (1).

θ=cos-1(a・b/|a|・|b|) (1) θ=cos -1 (a・b/|a|・|b|) (1)

図13に戻る。
次いで、連結情報取得部136は、血管グラフi4に関連付けて記憶されている検出点間画素数に基づいて、2つの検出点を連結する血管の長さ(以下「血管長」という。)を連結情報として取得する(S202)。ここで、検出点間画素数は、細線化画像i3において、2つの検出点の間に存在する特定画素の数である。すなわち、検出点間画素数は、血管長である。検出点間画素数は、検出点を含む。
Return to Figure 13.
Next, the connection information acquisition unit 136 acquires the length of the blood vessel connecting the two detection points (hereinafter referred to as "blood vessel length") as connection information based on the number of pixels between the detection points stored in association with the blood vessel graph i4 (S202). Here, the number of pixels between the detection points is the number of specific pixels that exist between the two detection points in the thinned image i3. In other words, the number of pixels between the detection points is the blood vessel length. The number of pixels between the detection points includes the detection points.

なお、検出点間画素数は、検出点を含まなくてもよい。 Note that the number of pixels between detection points does not have to include the detection points.

次いで、連結情報取得部136は、抽出画像i2と細線化画像i3とに基づいて、2つの検出点を連結する血管の口径を連結情報として算出する(S203)。 Next, the connection information acquisition unit 136 calculates the diameter of the blood vessel connecting the two detection points as connection information based on the extracted image i2 and the thinned image i3 (S203).

図16は、口径の算出方法を示す模式図である。
同図は、検出点を「●」で示す。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a method for calculating the aperture.
In the figure, detection points are indicated by "●".

具体的には、連結情報取得部136は、例えば、任意に選択された2つの検出点にのみ連結される血管(以下「選択血管」という。)を含む画像(以下「選択血管画像」という。)を細線化画像i3から抽出する(S203-1)。次いで、連結情報取得部136は、選択血管画像に公知の膨張処理を実行して、選択血管が膨張された膨張血管画像を生成する(S203-2)。次いで、連結情報取得部136は、膨張血管画像に、抽出画像i2のうち膨張血管画像に対応する領域をマスクとするマスク処理を実行して疑似的な血管領域を画定する(S203-3)。すなわち、例えば、連結情報取得部136は、膨張血管画像において血管に対応する画素のうち、マスクされた抽出画像i2からはみ出す画素を背景として処理する。次いで、連結情報取得部136は、疑似的な血管領域の血管面積(血管を示す画素の総数)を算出する(S203-4)。次いで、連結情報取得部136は、以下の式(2)を用いて選択血管の口径を算出する(S203-5)。 Specifically, the connection information acquisition unit 136 extracts an image (hereinafter referred to as a "selected blood vessel image") including blood vessels (hereinafter referred to as "selected blood vessels") connected only to two arbitrarily selected detection points from the thinned image i3 (S203-1). Next, the connection information acquisition unit 136 performs a known expansion process on the selected blood vessel image to generate an expanded blood vessel image in which the selected blood vessel is expanded (S203-2). Next, the connection information acquisition unit 136 performs a mask process on the expanded blood vessel image using the region of the extracted image i2 corresponding to the expanded blood vessel image as a mask to define a pseudo blood vessel region (S203-3). That is, for example, the connection information acquisition unit 136 processes pixels that correspond to blood vessels in the expanded blood vessel image and that protrude from the masked extracted image i2 as a background. Next, the connection information acquisition unit 136 calculates the blood vessel area (total number of pixels showing blood vessels) of the pseudo blood vessel region (S203-4). Next, the connectivity information acquisition unit 136 calculates the diameter of the selected blood vessel using the following formula (2) (S203-5).

口径「w」=(2つの検出点間の血管面積)/(2つの検出点間の距離) (2) Diameter "w" = (vascular area between two detection points) / (distance between two detection points) (2)

取得された連結情報は、対応する検出点および線分に関連付けられて、記憶部12に記憶される。 The acquired connection information is associated with the corresponding detection points and line segments and stored in the memory unit 12.

なお、処理(S201)は、処理(S202)および処理(S203)の後に実行されてもよく、あるいは、処理(S202)および処理(S203)と並行して実行されてもよい。 Note that process (S201) may be executed after process (S202) and process (S203), or may be executed in parallel with process (S202) and process (S203).

●交叉点検出処理
次いで、本装置1は、交叉点検出処理(S3:図4参照)を実行する。
Crossing Point Detection Process Next, the device 1 executes the crossing point detection process (S3: see FIG. 4).

図17は、交叉点検出処理(S3)のフローチャートである。
図18は、交叉点検出処理(S3)において、交叉点に対応する検出点として検出され得る検出点を示す模式図である。図18は、血管を破線で示し、線分を実線で示し、検出点を「〇」で示す。
FIG. 17 is a flowchart of the crossing point detection process (S3).
Fig. 18 is a schematic diagram showing detection points that may be detected as detection points corresponding to crossing points in the crossing point detection process (S3). In Fig. 18, blood vessels are shown with dashed lines, line segments are shown with solid lines, and detection points are shown with "◯".

「交叉点検出処理(S3)」は、複数の検出点のうち、交叉点に対応する検出点を検出する処理である。血管の分岐点の殆どは、1つの血管から2つの血管へ分岐する三叉路である。そのため、細線化された血管に基づく血管グラフi4では、次数が「4」の検出点は、2つの血管(動脈、静脈)が交差する点(血管の交叉点)に対応する検出点とみなすことができる。一方、次数が「3」の検出点は、血管の分岐点に対応する検出点とみなすことができる。しかしながら、交叉点は、隣接する2つの分岐点として表れることがある。すなわち、次数が「3」の検出点は、分岐点だけでなく交叉点にも対応し得る。交叉点検出処理(S3)は、このような、次数が「3」の検出点が、分岐点に対応する検出点か、あるいは、交叉点に対応する検出点か、を判定する処理である。 The "intersection detection process (S3)" is a process for detecting a detection point corresponding to an intersection among a plurality of detection points. Most of the branching points of blood vessels are three-way intersections where one blood vessel branches into two blood vessels. Therefore, in the blood vessel graph i4 based on the thinned blood vessels, a detection point with an order of "4" can be regarded as a detection point corresponding to a point where two blood vessels (artery, vein) intersect (vascular intersection). On the other hand, a detection point with an order of "3" can be regarded as a detection point corresponding to a blood vessel branching point. However, an intersection may appear as two adjacent branching points. In other words, a detection point with an order of "3" can correspond not only to a branching point but also to an intersection. The intersection detection process (S3) is a process for determining whether such a detection point with an order of "3" corresponds to a branching point or to an intersection.

先ず、交叉点特定部137は、血管グラフi4と連結情報とに基づいて、複数の検出点のうち、次数が「4」の検出点を抽出して(S301)、次数が「4」の検出点を交叉点に対応する検出点として特定する(S302)。 First, the intersection identification unit 137 extracts a detection point with degree "4" from among the multiple detection points based on the vascular graph i4 and the connection information (S301), and identifies the detection point with degree "4" as the detection point that corresponds to the intersection (S302).

次いで、交叉点特定部137は、血管グラフi4と連結情報とに基づいて、複数の検出点のうち、次数が「3」の検出点を分岐抽出点として抽出する(S303)。 Next, the intersection point identification unit 137 extracts, from among the multiple detection points, a detection point with degree "3" as a branch extraction point based on the vascular graph i4 and the connection information (S303).

次いで、交叉点特定部137は、分岐検出点のうち、1つの共通した線分(以下「共通線分」という。)に連結される2つの検出点を検出点対として抽出する(S304)。すなわち、交叉点特定部137は、1つの共通線分の一端に連結される検出点(以下「第1検出点」という。)と、他端に連結される検出点(以下「第2検出点」という。)と、を検出点対として特定する。つまり、検出点対は、第1検出点と、第1検出点と共通線分で連結される第2検出点と、を含む。 Next, the intersection point identification unit 137 extracts, from among the branch detection points, two detection points that are connected to one common line segment (hereinafter referred to as the "common line segment") as a detection point pair (S304). That is, the intersection point identification unit 137 identifies, as a detection point pair, a detection point that is connected to one end of one common line segment (hereinafter referred to as the "first detection point") and a detection point that is connected to the other end of the common line segment (hereinafter referred to as the "second detection point"). In other words, the detection point pair includes the first detection point and the second detection point that is connected to the first detection point by the common line segment.

次いで、交叉点特定部137は、連結情報に基づいて、第1検出点と第2検出点とを連結する血管の長さ(血管長)「d」と、第1検出点と第2検出点とを連結する血管の口径「w」と、を取得する(S305)。次いで、交叉点特定部137は、血管長「d」が口径「w」より小さいか否かを判定する(S306)。口径「w」は、本発明における第1閾値の例である。 Next, the intersection point identification unit 137 acquires the length (blood vessel length) "d" of the blood vessel connecting the first detection point and the second detection point, and the diameter "w" of the blood vessel connecting the first detection point and the second detection point based on the connection information (S305). Next, the intersection point identification unit 137 determines whether the blood vessel length "d" is smaller than the diameter "w" (S306). The diameter "w" is an example of a first threshold value in the present invention.

血管長「d」が口径「w」より小さいとき(S306の「Y」)、交叉点特定部137は、第1検出点に連結される3つの線分のうち共通線分を除く2つの線分の間の角度(以下「第1角度」という。)「θ」と、第2検出点に連結される3つの線分のうち共通線分を除く2つの線分の間の角度(以下「第2角度」という。)「θ」と、を取得する(S307)。次いで、交叉点特定部137は、第1角度「θ」と第2角度「θ」との差分の絶対値を算出し、同絶対値が所定の第2閾値「Vth」よりも小さいか否かを判定する(S308)。第2閾値「Vth」は、例えば、20°であり、予め記憶部12に記憶されている。 When the blood vessel length "d" is smaller than the caliber "w"("Y" in S306), the intersection point identification unit 137 acquires an angle "θ 1 " between two of the three line segments connected to the first detection point, excluding the common line segment (hereinafter referred to as the "first angle"), and an angle "θ 2 " between two of the three line segments connected to the second detection point, excluding the common line segment (hereinafter referred to as the "second angle") (S307). Next, the intersection point identification unit 137 calculates the absolute value of the difference between the first angle "θ 1 " and the second angle "θ 2 ", and determines whether the absolute value is smaller than a predetermined second threshold "V th " (S308). The second threshold "V th " is, for example, 20° and is stored in the storage unit 12 in advance.

絶対値が第2閾値「Vth」よりも小さいとき(S308の「Y」)、交叉点特定部137は、連結点対を構成する第1検出点と第2検出点とを交叉点に対応する検出点として特定する(S309)。次いで、交叉点特定部137は、第1検出点の座標と第2検出点の座標との中点の座標を算出し、同座標を交叉点に対応する検出点対の座標として特定する(S310)。 When the absolute value is smaller than the second threshold value " Vth "("Y" in S308), the crossing point identification unit 137 identifies the first and second detection points constituting the connection point pair as detection points corresponding to the crossing point (S309). Next, the crossing point identification unit 137 calculates the coordinates of the midpoint between the coordinates of the first detection point and the coordinates of the second detection point, and identifies the coordinates as the coordinates of the detection point pair corresponding to the crossing point (S310).

一方、血管長「d」が口径「w」以上のとき(S306の「N」)、あるいは、絶対値が第2閾値「Vth」以上のとき(S308の「N」)、交叉点特定部137は、検出点対を構成する第1検出点と第2検出点それぞれを分岐点として特定する(S311)。 On the other hand, when the blood vessel length "d" is greater than or equal to the caliber "w"("N" in S306), or when the absolute value is greater than or equal to the second threshold value " Vth "("N" in S308), the intersection point identification unit 137 identifies each of the first and second detection points constituting the detection point pair as branch points (S311).

次いで、交叉点特定部137は、未処理の検出点対の有無を判定する(S312)。未処理の検出点対があるとき(S312の「Y」)、交叉点特定部137は、処理(S304)以降の処理を実行する。一方、未処理の検出点対がないとき(S312の「N」)、交叉点特定部137は、特定された全ての交叉点に対応する検出点(検出点対)の座標を、交叉点を示す情報に関連付けて記憶部12に記憶する(S313)。 Next, the crossing point identification unit 137 determines whether there are any unprocessed detection point pairs (S312). If there are any unprocessed detection point pairs ("Y" in S312), the crossing point identification unit 137 executes the process (S304) and subsequent processes. On the other hand, if there are no unprocessed detection point pairs ("N" in S312), the crossing point identification unit 137 stores the coordinates of the detection points (detection point pairs) corresponding to all the identified crossing points in the memory unit 12 in association with information indicating the crossing points (S313).

このように、本装置1は、交差点対が、血管長「d」を第1閾値(口径「w」)と比較する長さ条件と、角度間の差分の絶対値を第2閾値「Vth」と比較する角度条件と、の2つの条件を満たすか否かを判定して、隣接する2つの分岐点として表れる交叉点を特定する。2つの血管が交叉して重複するとき、重複部分において2つの血管が局所的に平行になる状態は殆ど生じ得ず、2つの血管が重複する部分の血管の幅は、血管の口径と略同じである。そのため、共通線分に対応する血管の口径を第1閾値とすることにより、検出点対が交叉点に対応するか否かを判定することができる。また、第1閾値が交叉点を形成する血管の口径(太さ)に応じて変動することにより、一定の値を閾値とする場合と比較して、検出点対が交叉点に対応するか否かを判定する精度は向上する。さらに、2つの血管が交叉するとき、局所的に見れば、交叉点付近の血管は、2つの線分が交叉する状態に近似することができる。そのため、第1角度は、第2角度と略同じであるとみなすことができる。本方法では、血管を検出点および線分に置換した血管グラフを用いており、第1角度と第2角度とが容易に算出することができるが、第1角度と第2角度との間にはある程度の差異が生じ易い。そのため、経験上の閾値として第2閾値を設定することにより、検出点対が交叉点に対応するか否かを判定することができる。 In this way, the device 1 determines whether the intersection pair satisfies two conditions: a length condition in which the blood vessel length "d" is compared with a first threshold (diameter "w"), and an angle condition in which the absolute value of the difference between the angles is compared with a second threshold "Vth", and identifies the intersection point that appears as two adjacent branch points. When two blood vessels cross and overlap, the state in which the two blood vessels are locally parallel at the overlapping portion hardly occurs, and the width of the blood vessel at the overlapping portion of the two blood vessels is approximately the same as the diameter of the blood vessel. Therefore, by setting the diameter of the blood vessel corresponding to the common line segment as the first threshold, it is possible to determine whether the detection point pair corresponds to the intersection point. In addition, by varying the first threshold according to the diameter (thickness) of the blood vessel that forms the intersection point, the accuracy of determining whether the detection point pair corresponds to the intersection point is improved compared to the case where a constant value is used as the threshold. Furthermore, when two blood vessels cross, the blood vessel near the intersection point can be approximated to a state in which two line segments cross when viewed locally. Therefore, the first angle can be considered to be approximately the same as the second angle. This method uses a blood vessel graph in which blood vessels are replaced with detection points and line segments, and the first angle and the second angle can be easily calculated, but a certain degree of difference is likely to occur between the first angle and the second angle. Therefore, by setting the second threshold as an empirical threshold, it is possible to determine whether a pair of detection points corresponds to a crossing point.

図19は、本方法により実際の眼底画像から血管の交叉点を検出したときの正答率と誤答率とを示す模式図である。
同図において、「正解数」は、40枚の眼底画像の交叉点を目視でカウントした数である。「正答率」は、検出された交叉点の数を検出された正解の交叉点の数で除算した値のパーセント表記である。「誤答率」は、誤検出の数を総検出数で除算した値のパーセント表記である。第2閾値は、20°とする。図19に示されるとおり、本方法での正答率は約97%であり、誤答率は約10%であった。
FIG. 19 is a schematic diagram showing the success rate and the failure rate when blood vessel intersections are detected from actual fundus images by this method.
In the figure, "number of correct answers" is the number of crossing points visually counted in 40 fundus images. "Correct answer rate" is a percentage of the value obtained by dividing the number of detected crossing points by the number of correct crossing points detected. "Incorrect answer rate" is a percentage of the value obtained by dividing the number of incorrect detections by the total number of detections. The second threshold is 20°. As shown in FIG. 19, the correct answer rate of this method was about 97%, and the incorrect answer rate was about 10%.

●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、本装置1は、検出部133と、組情報特定部134と、血管グラフ生成部135と、連結情報取得部136と、交叉点特定部137と、を有してなる。検出部133は、細線化画像i3に基づいて、複数の検出点を検出する。組情報特定部134は、細線化画像i3に基づいて、組情報を特定する。血管グラフ生成部135は、特定された組情報に基づいて、血管グラフi4を生成する。連結情報取得部136は、血管グラフi4に基づいて、検出された複数の検出点それぞれの連結情報を取得する。交叉点特定部137は、連結情報に基づいて、複数の分岐検出点を抽出し、抽出された複数の分岐検出点のうち共通線分に連結される2つの分岐検出点を検出点対として抽出し、所定条件(長さ条件、角度条件)を満たす検出点対を構成する分岐検出点を交叉点に対応する検出点として特定する。この構成によれば、本装置1は、血管グラフに基づいて、安定した連結情報を容易に取得することができる。その結果、本装置1は、撮像画像から動脈と静脈との交叉点を精度よく検出することができる。
Summary According to the embodiment described above, the present device 1 includes a detection unit 133, a group information specification unit 134, a blood vessel graph generation unit 135, a connection information acquisition unit 136, and a crossing point specification unit 137. The detection unit 133 detects a plurality of detection points based on the thinned image i3. The group information specification unit 134 specifies group information based on the thinned image i3. The blood vessel graph generation unit 135 generates a blood vessel graph i4 based on the specified group information. The connection information acquisition unit 136 acquires connection information for each of the detected plurality of detection points based on the blood vessel graph i4. The crossing point specification unit 137 extracts a plurality of branch detection points based on the connection information, extracts two branch detection points that are connected to a common line segment from the extracted plurality of branch detection points as a detection point pair, and specifies a branch detection point that constitutes a detection point pair that satisfies a predetermined condition (length condition, angle condition) as a detection point corresponding to a crossing point. According to this configuration, the present device 1 can easily acquire stable connection information based on a blood vessel graph. As a result, the device 1 can accurately detect the intersection points between arteries and veins from the captured images.

また、以上説明した実施の形態によれば、連結情報取得部136は、血管グラフi4に基づいて検出点に連結される複数の線分の間の角度を取得し、細線化画像i3に基づいて2つの検出点を連結する血管の血管長を取得し、細線化画像i3に基づいて2つの検出点を連結する血管の口径を取得する。通常、撮像画像i1および抽出画像i2に基づいて血管長を取得する場合、分岐点や交叉点では複数の血管が関与するため、分岐点や交叉点から血管の始点や終点を特定することは容易ではない。しかしながら、この構成によれば、細線化された血管により、血管長を取得するため、検出点が分岐点や交叉点であっても、検出点は1ピクセルで示される。そのため、本装置1は、2つの検出点を連結する血管の始点と終点とを容易に特定することができる。また、血管の口径の算出においても、血管の始点と終点それぞれにおける血管の面積は特定し易く、連結情報取得部136は、血管の面積に基づいて、血管の口径を容易に算出することができる。 According to the embodiment described above, the connection information acquisition unit 136 acquires the angle between the multiple line segments connected to the detection point based on the blood vessel graph i4, acquires the blood vessel length of the blood vessel connecting the two detection points based on the thinned image i3, and acquires the caliber of the blood vessel connecting the two detection points based on the thinned image i3. Normally, when acquiring the blood vessel length based on the captured image i1 and the extracted image i2, it is not easy to identify the start point or end point of the blood vessel from the branch point or intersection point because multiple blood vessels are involved at the branch point or intersection point. However, according to this configuration, since the blood vessel length is acquired using the thinned blood vessel, even if the detection point is a branch point or intersection point, the detection point is represented by one pixel. Therefore, the present device 1 can easily identify the start point and end point of the blood vessel connecting the two detection points. Also, in calculating the caliber of the blood vessel, the area of the blood vessel at each of the start point and end point of the blood vessel is easy to specify, and the connection information acquisition unit 136 can easily calculate the caliber of the blood vessel based on the area of the blood vessel.

さらに、以上説明した実施の形態によれば、交叉点特定部137は、第1検出点と第2検出点との間の血管の血管長が予め定められた第1閾値よりも小さく、かつ、第1角度と第2角度との差分の絶対値が予め定められた第2閾値よりも小さいとき、検出点対を交叉点に対応する検出点として特定する。すなわち、交叉点特定部137は、検出点対が長さ条件と角度条件とを満たすとき、検出点対を交叉点に対応する検出点として特定する。この構成によれば、本装置1は、2つの閾値による判定の論理和により、撮像画像から動脈と静脈との交叉点を精度よく検出することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the crossing point identification unit 137 identifies a detection point pair as a detection point corresponding to a crossing point when the blood vessel length between the first detection point and the second detection point is smaller than a predetermined first threshold value and the absolute value of the difference between the first angle and the second angle is smaller than a predetermined second threshold value. In other words, the crossing point identification unit 137 identifies a detection point pair as a detection point corresponding to a crossing point when the detection point pair satisfies a length condition and an angle condition. According to this configuration, the present device 1 can accurately detect the crossing point between an artery and a vein from a captured image by performing a logical sum of the judgments based on the two threshold values.

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第1閾値は、第1検出点と第2検出点とを連結する血管の口径である。この構成によれば、本装置1は、検出点対が交叉点に対応するか否かを精度よく判定することができる。また、第1閾値が交叉点を形成する血管の口径(太さ)に応じて変動することにより、一定の値を閾値とする場合と比較して、検出点対が交叉点に対応するか否かを判定する精度は向上する。 Furthermore, according to the embodiment described above, the first threshold is the diameter of the blood vessel connecting the first detection point and the second detection point. With this configuration, the device 1 can accurately determine whether or not a detection point pair corresponds to an intersection. In addition, by varying the first threshold according to the diameter (thickness) of the blood vessel that forms the intersection, the accuracy of determining whether or not a detection point pair corresponds to an intersection is improved compared to when a fixed value is used as the threshold.

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、連結情報取得部136は、細線化画像i3と抽出画像i2とに基づいて、口径を連結情報として取得する。この構成によれば、前述のとおり、本装置1は、細線化画像i3に基づいて血管の始点と終点とを容易に特定することができ、抽出画像i2に基づいて血管の面積や幅を正確に特定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the connection information acquisition unit 136 acquires the caliber as connection information based on the thinned image i3 and the extracted image i2. With this configuration, as described above, the device 1 can easily identify the start and end points of the blood vessel based on the thinned image i3, and can accurately identify the area and width of the blood vessel based on the extracted image i2.

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、連結情報取得部136は、細線化画像i3から、組を構成する2つの検出点を連結する細線化された血管を抽出し、抽出された血管に対して、膨張処理と、抽出画像i2をフィルタとするフィルタ処理と、を実行することにより、口径を取得する。この構成によれば、本装置1は、口径を取得する血管の始点と終点とを容易に特定できると共に、血管が抽出された画像である抽出画像をフィルタとするため、極めて安定して血管の面積および面積に基づく口径を算出することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the connection information acquisition unit 136 extracts thinned blood vessels that connect two detection points that form a pair from the thinned image i3, and acquires the diameter of the extracted blood vessels by performing a dilation process and a filter process using the extracted image i2 as a filter. With this configuration, the device 1 can easily identify the start point and end point of the blood vessel from which the diameter is to be acquired, and since the extracted image, which is an image from which the blood vessel is extracted, is used as a filter, the area of the blood vessel and the diameter based on the area can be calculated extremely stably.

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、検出部133は、細線化画像にフィルタFを用いたフィルタ処理を実行することにより、検出点を検出する。この構成によれば、検出点の検出に必要な処理負荷が低減される。 Furthermore, according to the embodiment described above, the detection unit 133 detects detection points by performing a filter process using a filter F on the thinned image. This configuration reduces the processing load required to detect detection points.

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、組情報特定部134は、第1領域において、第1中心画素を取り囲む8つの画素から特定画素を検出する。次いで、組情報特定部134は、第2領域において、第2中心画素を取り囲む8つの画素のうち、第1中心画素および第1中心画素に隣接する画素を除く5つの画素から新たに特定画素を検出する処理と、第3領域において、第3中心画素を取り囲む8つの画素のうち、第2中心画素および第2中心画素に隣接する画素を除く5つの画素から新たに特定画素を検出する処理と、を繰り返すことにより、組情報を特定する。この構成によれば、組情報特定部134は、高速かつ少ない処理負荷で、組情報(2つの検出点を連結する細線化された血管)を特定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the group information identification unit 134 detects a specific pixel from the eight pixels surrounding the first center pixel in the first region. Next, the group information identification unit 134 repeats a process of detecting a new specific pixel from five pixels excluding the first center pixel and the pixels adjacent to the first center pixel among the eight pixels surrounding the second center pixel in the second region, and a process of detecting a new specific pixel from five pixels excluding the second center pixel and the pixels adjacent to the second center pixel among the eight pixels surrounding the third center pixel in the third region, thereby identifying group information. According to this configuration, the group information identification unit 134 can identify group information (thinned blood vessels connecting two detection points) at high speed and with a small processing load.

なお、以上説明した実施の形態では、交叉点特定部137は、長さ条件と角度条件との2つの条件を満たす検出点対を交叉点に対応する検出点として特定していた。これに代えて、交叉点特定部137は、長さ条件のみを満たす検出点対を交叉点に対応する検出点として特定してもよい。 In the embodiment described above, the crossing point identification unit 137 identifies a pair of detection points that satisfies both the length condition and the angle condition as a pair of detection points that correspond to a crossing point. Alternatively, the crossing point identification unit 137 may identify a pair of detection points that satisfies only the length condition as a pair of detection points that correspond to a crossing point.

また、以上説明した実施の形態では、本装置1は、抽出画像生成部131と細線化画像生成部132とを備えていた。これに代えて、本装置は、抽出画像生成を備えなくてもよく、あるいは、抽出画像生成部と細線化画像生成部とを備えなくてもよい。この場合、本装置は、抽出画像と細線化画像とを生成せず、例えば、ネットワークを介して、他の装置が生成した抽出画像や細線化画像を取得して、これらを記憶部に記憶する。 In the embodiment described above, the device 1 includes the extracted image generating unit 131 and the thinned image generating unit 132. Alternatively, the device may not include extracted image generation, or may not include the extracted image generating unit and the thinned image generating unit. In this case, the device does not generate extracted images and thinned images, but instead acquires extracted images and thinned images generated by other devices via a network, for example, and stores them in the storage unit.

さらに、以上説明した実施の形態では、第1閾値は、共通線分に対応する血管の口径であった。これに代えて、本発明における第1閾値は、予め定められた値に固定されてもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, the first threshold value was the diameter of the blood vessel corresponding to the common line segment. Alternatively, the first threshold value in the present invention may be fixed to a predetermined value.

さらにまた、本発明における第2閾値は、20°に限定されない。すなわち、例えば、第2閾値は、正答率や誤答率を参照しつつ、適切な値に調整・設定されてもよい。 Furthermore, the second threshold in the present invention is not limited to 20°. That is, for example, the second threshold may be adjusted and set to an appropriate value while referring to the accuracy rate and the error rate.

さらにまた、本発明における組情報特定部は、公知の画像処理により、特定画素を検出してもよい。 Furthermore, the group information identification unit in the present invention may detect specific pixels using known image processing.

さらにまた、本発明における記憶部は、端点に対応するフィルタのパターンを記憶していてもよい。 Furthermore, the memory unit in the present invention may store filter patterns corresponding to the endpoints.

さらにまた、本発明における連結情報取得部は、血管グラフに基づいて、血管長を特定してもよい。すなわち、例えば、本発明における連結情報取得部は、線分の長さを血管長としてもよい。 Furthermore, the connection information acquisition unit in the present invention may determine the blood vessel length based on the blood vessel graph. That is, for example, the connection information acquisition unit in the present invention may determine the blood vessel length as the length of a line segment.

1 画像処理装置
12 記憶部
133 検出部
134 組情報特定部
135 血管グラフ生成部
136 連結情報取得部
137 交叉点特定部
1 Image processing device 12 Storage unit 133 Detection unit 134 Group information identification unit 135 Blood vessel graph generation unit 136 Connection information acquisition unit 137 Intersection point identification unit

Claims (12)

血管が撮像された撮像画像に基づいて、前記血管の交叉点を特定する画像処理装置であって、
前記撮像画像に含まれる前記血管が細線化された細線化画像を記憶する記憶部と、
前記細線化画像に基づいて、細線化された前記血管の前記交叉点、分岐点および端点のいずれかに対応する複数の検出点を検出する検出部と、
前記細線化画像に基づいて、検出された複数の前記検出点のうち、細線化された前記血管により連結される2つの前記検出点の組を示す組情報を特定する組情報特定部と、
特定された前記組情報に基づいて、前記組を構成する2つの前記検出点それぞれが線分で連結されて構成される血管グラフを生成する血管グラフ生成部と、
前記血管グラフに基づいて、検出された複数の前記検出点それぞれの連結情報を取得する連結情報取得部と、
前記連結情報に基づいて、検出された複数の前記検出点のうち、前記交叉点に対応する前記検出点を特定する交叉点特定部と、
を有してなり、
前記交叉点特定部は、
前記連結情報に基づいて、検出された複数の前記検出点のうち、3つの前記線分に連結される複数の分岐検出点を抽出し、
前記連結情報に基づいて、抽出された複数の前記分岐検出点のうち、共通した前記線分に連結される2つの前記分岐検出点を検出点対として抽出し、
前記検出点対を構成する2つの前記分岐検出点の前記連結情報に基づいて、前記検出点対を構成する前記分岐検出点を前記交叉点に対応する前記検出点として特定する、
ことを特徴とする画像処理装置。
1. An image processing device that identifies crossing points of blood vessels based on an image of the blood vessels, comprising:
a storage unit that stores a thinned image in which the blood vessels included in the captured image are thinned;
a detection unit that detects a plurality of detection points corresponding to any of the crossing points, branching points, and end points of the thinned blood vessels based on the thinned image;
a group information specifying unit that specifies group information indicating a pair of two detection points connected by the thinned blood vessel, among the plurality of detection points detected based on the thinned image;
a blood vessel graph generating unit that generates a blood vessel graph by connecting two of the detection points that constitute the pair by a line segment based on the specified pair information;
a connectivity information acquisition unit that acquires connectivity information of each of the detected detection points based on the blood vessel graph;
a crossing point identification unit that identifies a detection point corresponding to the crossing point among the plurality of detection points detected based on the connection information;
and
The intersection point identification unit is
extracting a plurality of branch detection points connected to three of the line segments from the plurality of detected detection points based on the connection information;
extracting, as a detection point pair, two branch detection points that are connected to a common line segment from among the extracted branch detection points based on the connection information;
identifying the branch detection points constituting the detection point pair as the detection points corresponding to the crossing point based on the connection information of the two branch detection points constituting the detection point pair;
13. An image processing device comprising:
前記連結情報取得部は、
前記血管グラフに基づいて、前記検出点に連結される複数の前記線分の間の角度を前記連結情報として取得し、
前記細線化画像に基づいて、2つの前記検出点を連結する前記血管の長さを前記連結情報として取得し、
前記細線化画像に基づいて、2つの前記検出点を連結する前記血管の口径を前記連結情報として取得する、
請求項1記載の画像処理装置。
The link information acquisition unit
acquiring angles between the plurality of line segments connected to the detection point as the connection information based on the blood vessel graph;
acquiring, as the connection information, a length of the blood vessel connecting the two detection points based on the thinned image;
acquiring, as the connection information, a diameter of the blood vessel connecting the two detection points based on the thinned image;
2. The image processing device according to claim 1.
前記検出点対は、
第1検出点と、
前記第1検出点と共通した前記線分連結される第2検出点と、
を含み、
前記交叉点特定部は、
前記第1検出点と前記第2検出点とを連結する前記血管の前記長さが予め定められた第1閾値よりも小さいとき、前記検出点対を前記交叉点に対応する前記検出点として特定する、
請求項2記載の画像処理装置。
The detection point pair is
A first detection point;
a second detection point connected to the line segment common to the first detection point;
Including,
The intersection point identification unit is
when the length of the blood vessel connecting the first detection point and the second detection point is smaller than a predetermined first threshold, the detection point pair is identified as the detection point corresponding to the intersection point.
3. The image processing device according to claim 2.
前記交叉点特定部は、The intersection point identification unit is
前記第1検出点に連結される3つの前記線分のうち、共通した前記線分を除く2つの前記線分の間の前記角度と、前記第2検出点に連結される3つの前記線分のうち、共通した前記線分を除く2つの前記線分の間の前記角度と、の差分の絶対値が予め定められた第2閾値よりも小さいとき、前記検出点対を前記交叉点に対応する前記検出点として特定する、when an absolute value of a difference between the angle between two of the three line segments connected to the first detection point, excluding the common line segment, and the angle between two of the three line segments connected to the second detection point, excluding the common line segment, is smaller than a predetermined second threshold value, the detection point pair is identified as the detection point corresponding to the intersection point.
請求項3記載の画像処理装置。4. The image processing device according to claim 3.
前記第1閾値は、前記第1検出点と前記第2検出点とを連結する前記血管の前記口径である、
請求項3記載の画像処理装置。
the first threshold value is the diameter of the blood vessel connecting the first detection point and the second detection point;
4. The image processing device according to claim 3.
前記記憶部は、前記撮像画像に含まれる前記血管が抽出された抽出画像を記憶し、
前記連結情報取得部は、前記細線化画像と前記抽出画像とに基づいて、前記口径を前記連結情報として取得する、
請求項2記載の画像処理装置。
the storage unit stores an extracted image in which the blood vessels included in the captured image are extracted;
the connection information acquisition unit acquires the aperture as the connection information based on the thinned image and the extracted image;
3. The image processing device according to claim 2.
前記連結情報取得部は、
前記細線化画像から、前記組を構成する2つの前記検出点を連結する細線化された前記血管を抽出し、
抽出された前記血管に対して、膨張処理と、前記抽出画像をフィルタとするフィルタ処理と、を実行することにより、前記口径を取得する、
請求項記載の画像処理装置。
The link information acquisition unit
extracting, from the thinned image, the thinned blood vessels that connect the two detection points that form the set;
performing a dilation process on the extracted blood vessel and a filtering process using the extracted image as a filter to obtain the diameter;
7. The image processing device according to claim 6 .
前記連結情報は、
前記検出点に連結される他の検出点
前記検出点に連結される前記線分の数
を含む、
請求項2記載の画像処理装置。
The linking information is
Another detection point connected to the detection point;
The number of the line segments connected to the detection point; and
Including,
3. The image processing device according to claim 2.
前記記憶部は、前記交叉点、前記分岐点、前記端点、それぞれに対応する複数のフィルタを記憶し、
前記検出部は、前記細線化画像に前記フィルタを用いたフィルタ処理を実行することにより、前記検出点を検出する、
請求項1記載の画像処理装置。
the storage unit stores a plurality of filters corresponding to the crossover points, the branch points, and the end points,
the detection unit detects the detection points by performing a filtering process on the thinned image using the filter.
2. The image processing device according to claim 1.
前記細線化画像は、
細線化された前記血管を示す特定画素と、
細線化された前記血管以外の背景を示す非特定画素と、
から構成され、
前記組情報特定部は、
前記検出点を第1中心画素とする3×3画素の第1領域において、前記第1中心画素を取り囲む8つの画素から前記特定画素を検出した後に、
検出された前記特定画素を第2中心画素とする3×3画素の第2領域において、前記第2中心画素を取り囲む8つの画素のうち、前記第1中心画素および前記第1中心画素に隣接する画素を除く5つの画素から新たに前記特定画素を検出する処理と、
検出された前記特定画素を第3中心画素とする3×3画素の第3領域において、前記第3中心画素を取り囲む8つの画素のうち、前記第2中心画素および前記第2中心画素に隣接する画素を除く5つの画素から新たに前記特定画素を検出する処理と、
を繰り返すことにより、前記組情報を特定する、
請求項1記載の画像処理装置。
The thinned image is
A specific pixel indicating the thinned blood vessel;
non-specific pixels indicating a background other than the thinned blood vessels;
It is composed of
The group information identification unit
In a first region of 3×3 pixels having the detection point as a first center pixel, the specific pixel is detected from eight pixels surrounding the first center pixel, and then:
a process of detecting a new specific pixel from five pixels, excluding the first central pixel and a pixel adjacent to the first central pixel, among eight pixels surrounding the second central pixel in a second region of 3×3 pixels having the detected specific pixel as a second central pixel;
a process of detecting a new specific pixel from five pixels, excluding the second center pixel and a pixel adjacent to the second center pixel, among eight pixels surrounding the third center pixel in a third region of 3×3 pixels having the detected specific pixel as a third center pixel;
By repeating the above, the group information is identified.
2. The image processing device according to claim 1.
コンピュータを請求項1記載の画像処理装置として機能させる、
ことを特徴とする画像処理プログラム。
A computer is caused to function as the image processing device according to claim 1.
2. An image processing program comprising:
血管が撮像された撮像画像に基づいて、前記血管の交叉点を特定する画像処理装置により実行される画像処理方法であって、
前記画像処理装置は、
前記撮像画像に含まれる前記血管が細線化された細線化画像を記憶する記憶部、
を備え、
前記画像処理装置が、
前記細線化画像に基づいて、細線化された前記血管の前記交叉点、分岐点および端点のいずれかに対応する複数の検出点を検出するステップと、
前記細線化画像に基づいて、検出された複数の前記検出点のうち、前記血管により連結される2つの前記検出点の組を示す組情報を特定するステップと、
特定された前記組情報に基づいて、前記組を構成する2つの前記検出点それぞれが線分で連結されて構成される血管グラフを生成するステップと、
前記血管グラフに基づいて、検出された複数の前記検出点それぞれの連結情報を取得するステップと、
前記連結情報に基づいて、検出された複数の前記検出点のうち、3つの前記線分に連結される複数の分岐検出点を抽出するステップと、
前記連結情報に基づいて、抽出された複数の前記分岐検出点のうち、共通した前記線分に連結される2つの前記分岐検出点を検出点対として抽出するステップと、
前記検出点対を構成する2つの前記分岐検出点の前記連結情報に基づいて、前記検出点対を構成する前記分岐検出点を前記交叉点に対応する前記検出点として特定するステップと、
を含む、
ことを特徴とする画像処理方法。
1. An image processing method executed by an image processing device for identifying crossing points of blood vessels based on an image of the blood vessels, the method comprising:
The image processing device includes:
a storage unit that stores a thinned image in which the blood vessels included in the captured image are thinned;
Equipped with
The image processing device,
detecting a plurality of detection points corresponding to any of the crossing points, branching points, and end points of the thinned blood vessels based on the thinned image;
specifying, based on the thinned image, group information indicating a group of two of the detection points that are connected by the blood vessel, among the plurality of detection points detected;
generating a blood vessel graph by connecting each of the two detection points constituting the pair with a line segment based on the identified pair information;
acquiring connectivity information for each of the detected detection points based on the blood vessel graph;
extracting a plurality of branch detection points connected to three of the line segments from among the plurality of detected detection points based on the connection information;
extracting, as a detection point pair, two of the branch detection points that are connected to a common line segment from among the extracted branch detection points based on the connection information;
identifying the branch detection points constituting the detection point pair as the detection points corresponding to the crossing point based on the connection information of the two branch detection points constituting the detection point pair;
Including,
13. An image processing method comprising:
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